上杭-云霄断裂带东南段断层岩特征及演化过程

林 琛，方 烨

(福建省地震局，福建 福州 350003)

1 引言

断层岩是断层活动的直接产物，记录了断层活动的发展过程，其特征直接反映所处环境的地质构造运动特性[1，2]。研究断层岩是探讨断层活动性质、运动方式及破裂摩擦机制的一条主要途径，区域地质构造发展史也能通过断层岩的结构特性反映[1,3，4]。

上杭-云霄断裂带北西向展布于福建省西南部，是一条纵贯华南内陆褶皱带和东南沿海中生代岩浆岩带的区域性大断裂[5，6](图1)。前人对上杭-云霄断裂带的研究主要围绕上杭、紫金山一带的成矿作用展开[7～11]，而对断裂带活动性的研究关注不足。特别是以政和-大埔断裂带为界，断裂带东南段与北西向断裂相交处发生过三次五级以上破坏性地震(图1)，本文以上杭-云霄断裂带东南段的断层岩的展布规律、结构特

图1 上杭-云霄断裂带大地构造格架

征作为研究对象，结合断裂带的运动学特征，探讨了断裂带的活动性质和活动期次。

2 地质构造背景及断裂带概况

2.1 地质构造背景

研究区上杭-云霄断裂带东南段自西北向东南呈帚状分布，横跨闽东火山凹陷带和平潭-东山变质带两个地质单元[5](图1)。区内地层主要为前泥盆纪基底岩系,晚古生代-中三叠世以碳酸盐岩及碎屑岩沉积为主的盖层岩系、中新生代陆相碎屑-火山岩系及第四系海相、海陆交互相和陆相堆积[9,11]。断裂带内岩浆活动强烈，广泛发育中基性岩墙, 尤以辉绿岩类为主,多沿构造线展布方向产出[9,12]，如平和县九峰镇露头可见倾角陡峭，倾向北东的北西向断裂，旁侧发育倾向南西的中基性岩脉，指示其多期活动的复杂特征。

2.2 断裂带概述

上杭-云霄断裂带东南段西起龙岩市永定下洋镇，自西北往东南呈发散状，经芦溪、崎岭、马铺，在东南端沿漳浦旧镇、云霄、诏安等一带均有分布(图2)，往东南没入海中。断续延伸约120 km，宽20～30 m，总体走向北西315°，由规模大小不一的断裂、断陷盆地、侵入体等组成[9,14]。

野外调查断裂带内断裂断续分布、长短不一，较为零散，大致呈近平行排列，单条断裂一般长5～20 km，最长达25 km，断裂主要表现为破碎带、构造角砾岩带、断层面、节理密集带，破碎带最宽可达数十米，断层面倾角较陡，倾向南西或北东(图3)。早期以高角度挤压和剪切特征为主，晚期则表现为张性或张扭性特征，指示研究区由晚侏罗世的挤压构造环境逐渐向早白垩世伸展构造背景转换[8,15,16]。

3 断层岩类型、特征及运动学标志

沿上杭-云霄断裂带东南段出露的断层岩有：断层泥、断层角砾岩、碎裂岩。

图2 上杭-云霄断裂带东南段断裂展布

3.1 断层泥

上杭-云霄断裂带东南段的断层泥主要发育于新生代活动的断层中，多呈薄层状夹在构造角砾岩中，厚约3～20 cm，半固结-固结状，并伴有硅化、高岭土化、绿泥石化等现象，断层泥颜色有灰白色、土黄色和浅绿色等。如在永定县南中村，断裂带发育有构造角砾岩、构造透镜体和断层泥，断层泥宽20 cm，呈灰白色，半固结状，断面发育近水平擦痕，表现左旋张扭性质(图3e和图4a)。

3.2 构造角砾岩

出露的角砾岩既有张性角砾岩，也有压扭性角砾岩，主要分布在平和、云霄和诏安一带的中新生代地层中。如在平和县顶午斗村，断裂带中发育宽约15 cm的构造角砾岩带，角砾呈棱角状，直径0.5～5 cm，角砾间裂隙被石英脉充填，固化成岩、硅化坚硬，角砾岩带两侧岩层可见石英晶洞及石英晶簇，显示张性特征，断面的近水平擦痕，显示右旋走滑性质(图3b和图4b)；在断裂带采集岩石样品(D06)，经镜下鉴定为弱硅化绢云母化花岗斑岩，石英为它形粒状，无波状消光，可见少量微细裂纹，少量长英质矿物被压碎呈细脉，说明成岩后受到的构造作用较弱。

图3 上杭-云霄断裂带东南段典型剖面示意图

而在永定县、平和县交界分水岭，断裂带中的构造角砾岩带，角砾则呈次棱角状，松散、半固结，断面上的近水平斜擦痕，表现为左旋张扭性特征(图3e)；在永定县湖山乡洽溪村，断裂带中的角砾岩带，宽约1 m，角砾一般在1～5 cm，次磨圆状，角砾硅化、胶结良好，长轴定向排列，显示压扭右旋性质(图3a和图4c)；显示了断裂带多期次复杂活动的特性。

3.3 碎裂岩

上杭-云霄断裂带出露的碎裂岩根据基质的含量又分为普通碎裂岩和超碎裂岩。

3.3.1 普通碎裂岩

主要分布在研究区西南部的侏罗系地层或燕山期花岗岩中，在云霄县、南靖县及闽粤交界的汾水关等地可见。如在官田西，断裂带中发育硅化碎裂岩(图4d)。在九峰镇长乐乡联胜村南采集的岩石样品(D03)，经镜下鉴定为碎裂化玄武岩，显微镜下岩石张裂隙发育，已被碳酸盐矿物、绿泥石充填，并切过早期的石英脉(图4f)，说明该区域至少经历过两期的伸展构造作用。

3.3.2 超碎裂岩

由于断裂带的岩石遭受的应力性质不同, 强度不同, 碎裂的程度也有所差异。随着应力作用的强化, 粒化加剧, 粒级变细, 碎基增加[23]，所以超碎裂岩的出现说明断裂带受到的压力作用较大。仅在研究区南部的诏安新联南发现，断层中发育40 cm宽的超碎裂岩带 (图4e)。

此外，该地区还发育碎裂化角砾岩，在诏安天窗岭和诏安西汾水关一带，左旋逆冲断层中发育发育绿泥石化蚀变的碎裂角砾岩。碎裂角砾岩的发现表明早期的断层活动形成的角砾岩，受构造运动影响又进入地壳深部被后期的断层活动所叠加，最后经过地壳上升运动及侵蚀、剥蚀作用出露于地表。

图4 上杭-云霄断裂带东南段典型断层岩

4 讨论与结论

(1)上杭-云霄断裂带东南段的断层岩中以构造角砾岩和碎裂岩为主，反映断裂带以脆性变形为主的特征，根据Sibson的二层断层模式图判断[17,18]，其断裂深度应小于15 km。显微构造显示石英以它形粒状为主，长石多呈绢云母或绿泥石蚀变，也显示浅成相的特征。

(2)断裂带的运动性质多样，正断型、逆断型、走滑型均有，说明该区的构造活动复杂，不同时期受到不同方向的应力作用。研究表明加里东期时，该区属于古特提斯构造域，应力方向为南北向[15,31,32]，研究区的右行运动的断层在这时期形成；燕山期转为古太平洋构造域，应力方向以东西向为主，并认为古太平洋板块俯冲过程中角度和方向都发生了变化，开始古太平洋板块是以低角度向西高速俯冲[33,34,36]，挤压作用最强，该区形成一系列逆冲走滑断层，其中研究区南部诏安一带发育高角度逆断层，断层中出现超碎裂岩和碎裂角砾岩都是这个时期的产物；随后，古太平洋板块转为北西向斜俯冲[35,38]，使上杭-云霄断裂带形成一系列左旋走滑运动。中生代晚期，俯冲带倾角开始变陡, 火山活动萎缩, 朝洋后退，区域应力场转为拉张[9,36,39,40]，形成本区的高角度正断层。

(3)该断裂活动时间漫长，从加里东期开始形成[9,11]，燕山期开始进入活跃期[7,9]。燕山早期，在永定与云霄之间普遍发育片理化带和挤压破碎带及扭裂带，压扭性断层岩发育；燕山晚期，断裂带的力学性质由压扭性转为张性，主要表现为棱角状-次棱角状角砾岩、碎裂岩张裂隙发育，这与华南地块由晚侏罗世的挤压构造环境逐渐向早白垩世伸展构造背景转换的大地构造背景相符[8,15,16]。但断裂带中碎裂化角砾岩、碎裂岩中两个期次脉体充填都说明后期的伸展运动并不是连续的，而是分期次的。